THE 最初法律与える熱力学 のアプリケーションです 原理与える保全与えるエネルギー 熱力学システム用。 この法律によると、 内部エネルギー 熱力学系の 熱 システムとそれによって行われる作業に吸収されます。
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熱力学の第一法則とは何ですか？
熱力学の第1法則は、エネルギー保存の法則の直接的な結果です。 この原則によれば、 システムの総エネルギー常に一定のまま、彼女は失われていませんが、変身しているからです。
の範囲内 熱力学、 使用されています より具体的な概念 省エネの原則で使用されるものよりも一般的ではありません。 熱力学の第1法則では、次のような概念を使用します。 エネルギー内部、熱 そして 作業、の範囲に関連する 熱機械 （熱力学にとって基本的に重要な技術的応用）。
蒸気を動力源とする機械を想像してみてください。その機械の作動油（水蒸気）が外部ソースから熱を受け取ると、2つのエネルギー変換が可能になります。蒸気は独自のものを持つことができます 温度 数度増加するか、さらには 展開 その機械のピストンを動かして、一定量の 作業。
「熱力学システムの内部エネルギーの変動は、熱力学システムによって吸収される熱の量と、このシステムが実行する仕事の量との差に対応します。」
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熱力学の第1法則の公式
熱力学の第1法則を数学的に説明するために使用される式を以下に示します。
U –内部エネルギー変動（calまたはJ）
Q –熱（ライムまたはJ）
τ –仕事（ライムまたはJ）
この式を使用するには、いくつかのシグナルルールに注意を払う必要があります。
ΔU– システム温度が上昇すると正になります。
ΔU– システム温度が下がると負になります。
Q –システムが外部環境から熱を吸収する場合はプラスになります。
Q –システムが外部環境に熱を与える場合、それはマイナスになります。
τ – システムが拡張され、外部環境で作業を実行する場合、それはプラスになります。
τ – システムが収縮し、外部環境から作業を受け取った場合、それはマイナスになります。
内部エネルギー変動
ΔUという用語は、 運動エネルギー システムの構成粒子のうち、理想気体の場合、ΔUは次の式と同等であると言えます。
番号 –モル数（mol）
R –理想気体の普遍定数（0.082 atm.l / mol。 Kまたは8.31J / mol。 K）
T –絶対温度（ケルビン）
式を分析すると、システムに温度変化がない場合、 内部エネルギー また、変更されません。 さらに、サイクルで動作する熱機械の場合、 各サイクルの終わりでの内部エネルギーの変動はヌルでなければなりません、その時点で、エンジンは初期温度での動作に戻るためです。
見てまた：熱機械の性能：それはどのように計算されますか？
熱
システムに伝達される熱量を表す次の項Qに移ると、通常は次の項を使用します。 熱量測定の基本方程式、 下に示された：
Q -熱（ライムまたはJ）
m –質量（gまたはkg）
ç –比熱（cal /gºCまたはJ / kg。 K）
ΔT –温度変化（摂氏またはケルビン）
作業
熱力学の第1法則に関連する最後の量は、仕事（τ）です。 一定の圧力下で発生する変換のみの分析式、別名 お気に入り 等圧変換、 見る：
P –圧力（Paまたはatm）
ΔV– 体積変化（m³またはl）
システムにかかる圧力が一定でない場合、仕事は圧力対体積（P x V）のグラフの面積によって計算できます。 このスカラーの大きさの詳細については、次のWebサイトをご覧ください。 作業.
解決された演習
質問1）（CefetMG） 閉じた熱サイクルで実行される作業は100Jに等しく、熱交換に伴う熱は、高温および低温の熱源でそれぞれ1000Jおよび900Jに等しくなります。
熱力学の第1法則から、この熱サイクルの内部エネルギーの変動はジュールで表されます。
a）0
b）100
c）800
d）900
e）1000
解決
代替案a。
熱力学の第1法則を使用して演習を解きましょう。注：
声明によると、閉じた熱力学的サイクルにおける内部エネルギーの変動を計算するように求められます。その場合、次のことがわかります。 マシンはサイクルの開始時と同じ温度で動作を再開するため、内部エネルギーの変動はゼロでなければなりません。
質問2）（Upf） 理想気体のサンプルは、等圧および断熱変換中にその体積を2倍にすることによって膨張します。 ガスが受ける圧力が5.10であることを考慮すると6 Paとその初期ボリューム2.10-5 m³、私たちは言うことができます：
a）プロセス中にガスによって吸収される熱は25calです。
b）ガスの膨張中に行われる仕事は100カロリーです。
c）ガスの内部エネルギー変動は–100Jです。
d）ガス温度は一定に保たれます。
e）上記のいずれでもない。
解決
代替案c。
演習ステートメントで提供される情報を使用して、熱力学の第1法則を使用して、正しい代替案を見つけます。
質問3）（ワオ） キッチンキャニスターには高圧ガスが入っています。 このシリンダーを開くと、ガスがすぐに大気中に逃げていることがわかります。 このプロセスは非常に高速であるため、断熱プロセスと見なすことができます。
熱力学の第1法則がΔU= Q-Wで与えられることを考えると、ここでΔUはエネルギーの変化です。 ガスの内部では、Qは熱の形で伝達されるエネルギーであり、Wはガスによって行われる仕事です。これは正しいです。 次のように述べます。
a）ガス圧が上昇し、温度が低下した。
b）ガスによる仕事は正であり、ガス温度は変化しなかった。
c）ガスによる仕事は正であり、ガス温度は低下した。
d）ガス圧が上昇し、実行された作業は負でした。
解決
代替案c。
ガスの量が増えると、実行された作業はポジティブであった、つまり、ガス自体が外部環境で作業を実行したと言えます。 さらに、プロセスは非常に迅速に行われるため、ガスが周囲と熱を交換する時間がないため、次のことが発生します。
計算によると、ガスの内部エネルギーは行われた仕事に等しい量だけ減少します また、ガスによると、ガスの内部エネルギーが減少するため、 温度。
質問4）（Udesc） 物理学の実験室では、熱力学的解析の目的で理想気体と見なすことができる気体を使用して実験が行われます。 ガスが熱力学的プロセスにかけられた実験の1つの分析から、ガスに供給されたすべての熱が仕事に変換されたと結論付けられました。
を表す代替案を確認してください 正しく 実験で実行された熱力学的プロセス。
a）定積過程
b）等温プロセス
c）等圧プロセス
d）断熱プロセス
e）複合プロセス：等圧および等容性
解決
代替案b。
ガスに供給されたすべての熱が仕事に変換されるためには、内部エネルギーの吸収があってはなりません。 言い換えれば、ガスは等温プロセス、つまり温度で行われるプロセスを経る必要があります 絶え間ない。
RafaelHellerbrock著
物理の先生
